ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI THỦY SẢN

GVHD PGS TS Đặng Viết Hùng ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM BỂ XỬ LÝ HÓA LÝ (BỂ KEO TỤ + BỂ TUYỂN NỔI) VÀ CỤM BỂ XỬ LÝ SINH HỌC (BỂ THIẾU KHÍ + BỂ HIẾU KHÍ + BỂ LẮNG SINH HỌC) CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN, CÔNG SUẤT 2 500 M3NGÀY ĐÊM GVHD PGS TS Đặng Viết Hùng Sinh viên thực hiện Nguyễn Phạm Thành Chung 1811623 Nguy.

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

  

ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM BỂ XỬ LÝ HÓA LÝ (BỂ KEO TỤ + BỂ TUYỂN NỔI) VÀ CỤM BỂ XỬ LÝ SINH HỌC (BỂ THIẾU KHÍ + BỂ HIẾU KHÍ + BỂ LẮNG SINH HỌC) CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY

SẢN, CÔNG SUẤT 2.500 M3/NGÀY ĐÊM

GVHD:

PGS.TS Đặng Viết Hùng Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phạm Thành Chung 1811623 Nguyễn Minh Chánh 1811587 TP.HCM, tháng 05 năm 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1 Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Phạm Thành Chung 1811623 Nguyễn Minh Chánh 1811587

2 Lớp: MO18KMT1

3 Ngành: Kỹ thuật môi trường

4 Ngày giao đồ án: 3/2022

5 Ngày hoàn thành: 5/2022

6 Tên đồ án: Tính toán thiết kế cụm bể xử lý hóa lý (bể keo tụ, bể tuyển nổi) và cụm bể xử

lý sinh học (bể thiếu khí + bể hiếu khí + bể lắng sinh học) cho xử lý nước thải chế biếnthủy sản, công suất 2.500 m3/ngày đêm

7 Nội dung:

 Chương 1: Tổng quan về nước thải và qui trình công nghệ xử lý tương ứng

 Chương 2: Lý thuyết và phương pháp tính toán các công trình đơn vị trong đồ án

 Chương 3: Tính toán thiết kế các công trình đơn vị theo nước thải và công suất đượcgiao và triển khai 1 sơ đồ công nghệ và 3 bản vẽ chi tiết

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Chủ nhiệm bộ môn

PGS.TS ĐẶNG VŨ BÍCH HẠNH

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Đặng Viết Hùng

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm bằng số : Điểm bằng chữ: TP HCM, Ngày… Tháng… Năm…

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Đặng Viết Hùng

LỜI NÓI ĐẦU

Đối với những ai chọn tri thức làm “sự nghiệp” để sống và cống hiến đều phải trải quanhiều quá trình học tập lâu dài Trong đó đối với sinh viên ngành kỹ thuật không thể thiếu đồ

án môn học Chúng tôi sinh viên khoa Môi Trường và Tài Nguyên - Trường đại học BáchKhoa Tp.HCM đang phải trải qua giai đoạn nhiệt huyết này

Đồ án môn học đã giúp chúng tôi nắm rõ hơn các thiết bị máy móc cùng các chi tiết hỗtrợ trong ngành mình theo học, hiểu được nguyên lý cũng như cách vận hành cặn kẽ hơn.Quá trình tính toán và thiết kế cũng sát với thực tế đã và đang thôi thúc cần phải trau dồikiến thức nhiều nhiều hơn nữa

Chúng tôi đã thực hiện và hoàn tất đồ án môn học này trong hơn 3 tháng với sự giúp đỡcủa rất nhiều người đặc biệt là thầy PGS.TS Đặng Viết Hùng Thầy đã tận tình giúp đỡ vàchỉ bảo chúng tôi Qua đây, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy, các anh chị và các bạn đã

hỗ trợ và nhiệt tình giúp đỡ để hoàn thành đồ án môn học này

Tuy vậy, đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi hy vọng quý thầy cô vàcác bạn cho ý kiến đóng góp, sửa chữa để kiến thức trong đồ án này được hoàn chỉnh hơn

Trân trọng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TƯƠNG

ỨNG 9

1.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM 9

1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN 10

1.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất 10

1.2.2 Đặc trưng nước thải ngành chế biến thủy sản 11

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN 14

1.3.1 Một số quá trình cơ bản xử lý nước thải thủy sản 14

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 14

1.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý, hóa học 16

1.3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 18

1.4 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN.21 1.5 THÔNG SỐ ĐẦU RA/VÀO CỦA HỆ THỐNG 22

1.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 23

1.6.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ 23

1.6.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 23

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG ĐỒ ÁN 33

2.1 BỂ KEO TỤ- TẠO BÔNG 33

2.2 BỂ TUYỂN NỔI 34

2.3 BỂ SINH HỌC THIẾU KHÍ 36

2.4 BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ 37

2.5 BỂ LẮNG SINH HỌC 39

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 41

3.1 TÍNH TOÁN SONG CHẮN RÁC VÀ MƯƠNG DẪN 41

3.2 TÍNH TOÁN HỐ THU 42

3.3 TÍNH TOÁN BỂ ĐIỀU HÒA 42

3.4 TÍNH TOÁN BỂ KEO TỤ- TẠO BÔNG 44

3.4.1 Tính toán bể keo tụ 44

3.4.2 Tính toán lượng phèn nhôm sử dụng 48

3.4 3 Tính toán bể tạo bông 49

3.4.4 Tính toán lượng polymer tạo bông sử dụng 50

3.5 TÍNH TOÁN BỂ TUYỂN NỔI 51

3.6 TÍNH TOÁN BỂ SINH HỌC THIẾU KHÍ 56

3.7 TÍNH TOÁN BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ 58

3.7.1 Xác định kích thước bể 58

3.7.2 Xác định lượng bùn dư và bùn tuần hoàn 61

3.7.3 Kiểm tra tải trọng thể tích LBOD và tỉ số F/M 63

3.7.4 Tính toán cấp khí cho bể 63

3.8 TÍNH TOÁN BỂ LẮNG SINH HỌC 66

3.9 TÍNH TOÁN BỂ KHỬ TRÙNG 70

3.10 TÍNH TOÁN BỂ CHỨA BÙN VÀ MÁY ÉP BÙN 71

3.10.1 Tính toán máy ép bùn 71

3.10.2 Tính toán bể chứa bùn thải 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

KẾT LUẬN 74

KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thủy sản 10

Hình 2 Hệ thống xử lý nước thải thủy sản ở cảng cá của công ty TNHH công nghệ môi trường Hòa Bình xanh 20

Hình 3 Hệ thống xử lý nước thải thủy sản của công ty môi trường NewTechCo 20

Hình 4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất 22

Hình 5 Thiết bị lược rác tinh 23

Hình 6 Cơ chế keo tụ-tạo bông 25

Hình 7 Bể tuyển nổi siêu nông 26

Hình 8 Bể sinh học thiếu khí 27

Hình 9 Máy khuấy chìm 27

Hình 10 Vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter 27

Hình 11 Đĩa phân phối khí 29

Hình 12 Bể lắng 29

Hình 13 Nguyên lý hoạt động của máy ép bùn băng tải 30

Hình 14 Sơ đồ tính toán bể keo tụ- tạo bông 34

Hình 15 Sơ đồ XLNT áp dụng phương pháp tuyển nổi 35

Hình 16 Sơ đồ tính toán bể tuyển nổi 36

Hình 17 Sơ đồ tính toán bể thiếu khí 37

Hình 18 Sơ đồ tính toán bể hiếu khí 38

Hình 19 Sơ đồ tính toán bể lắng sinh học 40

Hình 20 Các thông số chọn bơm cho hố thu 42

Hình 21 Các thông số chọn máy thổi khí 44

Hình 22 Các thông số của bể lắng 66

Hình 23 Các thông số chọn bơm bùn 69

Hình 24 Các thông số chọn bơm bùn 73

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Thông số quan trắc của nước thải nhà máy chế biến thủy sản đầu vào 22

Bảng 2 Các thông số tính toán cho song chắn rác 41

Bảng 3 Các thông số thiết kế cho bể keo tụ-tạo bông 47

Bảng 4 Các thông số thiết kế bể tuyển nổi 54

Bảng 5 Các thông số thiết kế bể sinh học hiếu khí 61

Bảng 6 Các thông số kỹ thuật đĩa phân phối khí Longtech LTD 270 64

Bảng 7 Các thông số thiết kế bể lắng sinh học 69

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

1.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM [1]

Việt Nam nằm bên bờ Tây của Biển Đông, là một biển lớn của Thái Bình Dương, có diện tíchkhoảng 3.448.000 km2, có bờ biển dài 3260 km Vùng nội thuỷ và lãnh hải rộng 226.000km2, vùngbiển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1 triệu km2 với hơn 4.000 hòn đảo, tạo nên 12 vịnh, đầm phá vớitổng diện tích 1.160km2 được che chắn tốt dễ trú đậu tàu thuyền Biển Việt Nam có tính đa dạngsinh học khá cao, cũng là nơi phát sinh và phát tán của nhiều nhóm sinh vật biển vùng nhiệt đới ấn

Độ - Thái Bình Dương với chừng 11.000 loài sinh vật đã được phát hiện. 

Nước ta với hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài rất thuận lợi phát triển hoạtđộng khai thác và nuôi trồng thủy sản Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tụctrong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển củachính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăngcao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sảnlượng thủy sản của cả nước

Ngành thủy sản Việt Nam có một vai trò rất to lớn trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp choGDP cả nước khoảng 4% Trong cơ cấu nông – lâm – ngư nghiệp, thủy sản chiếm khoảng 20 – 22%

tỷ trọng Việt Nam đã đứng vào top 10 nước xuất khẩu thủy sản lớn nhất thế giới

Ngành chế biến thủy sản hiện nay phát triển thành một ngành kinh tế mũi nhọn, ngành sảnxuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập kinh tế quốc tế Với sự tăng trưởng nhanh và hiệu quả,thủy sản đã đóng góp tích cực trong chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông nghiệp, nông thôn, đóng góphiệu quả cho công cuộc xóa đói, giảm nghèo, giải quyết việc làm cho trên 4 triệu lao động, nângcao đời sống cho cộng đồng dân cư khắp các vùng nông thôn, ven biển, đồng bằng, trung du, miềnnúi…, đồng thời góp phần quan trọng trong bảo vệ an ninh quốc phòng trên vùng biển đảo của Tổquốc

Xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong gần 20 năm qua Kimngạch xuất khẩu thủy sản từ mức thấp 550 triệu năm 1995 đã có những bước tăng trưởng mạnh mẽqua từng năm với mức tăng trưởng bình quân 15,6%/năm Quá trình tăng trưởng này đã đưa ViệtNam trở thành một trong 5 nước xuất khẩu thủy sản lớn nhất thế giới, giữ vai  trò chủ đạo cung cấpnguồn thủy sản toàn cầu

Năm 2018, Việt Nam xuất khẩu thủy sản sang 161 thị trường so với năm 2017 có 167 thịtrường 4 “thị trường tỷ đô” gồm Mỹ, EU, Nhật Bản có sự cách biệt đáng kể hơn so với năm trước.Trong đó Mỹ đã vượt EU lên vị trí thị trường lớn nhất với 1,6 tỷ USD, tăng 14,5%, tiếp đến là EUvới 1,47 tỷ USD, giảm nhẹ 0,6%, đứng thứ 3 là Nhật Bản với 1,38 tỷ USD, tăng 5% và Trung Quốc

bị giảm 5% xuống còn 1,2 tỷ USD Mỹ, ASEAN và Hàn Quốc đều tăng tỷ trọng trong khi EU,Trung Quốc giảm

Tuy nhiên, ngành Chế biến Thủy sản cũng là một trong những ngành gây ô nhiễm nghiêmtrọng đến môi trường Ảnh hưởng của ngành chế biến thủy sản đến môi trường có sự khác nhauđáng kể, không chỉ phụ thuộc vào loại hình chế biến, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhưquy mô sản xuất, sản phẩm, nguyên liệu đầu vào, mùa vụ, trình độ công nghệ sản xuất, trình độ tổchức quản lý sản xuất…, trong đó yếu tố kỹ thuật, công nghệ và tổ chức quản lý sản xuất có ảnhhưởng quyết định đến vấn đề bảo vệ môi trường của từng doanh nghiệp Một số tác động đặc trưngcủa ngành Chế biến Thuỷ sản gây ảnh hưởng đến môi trường có thể kể đến như sau:

- Ô nhiễm không khí: mùi hôi phát sinh từ việc lưu trữ các phế thải trong quá trình sản xuất,

khí thải từ các máy phát điện dự phòng Trong các nguồn ô nhiễm không khí, mùi là vấn đề chínhđối với các nhà máy chế biến thủy sản

- Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ quá trình chế biến bao gồm các loại đầu vỏ tôm, vỏ nghêu,

da/mai mực, nội tạng mực và cá

- Nước thải sản xuất trong chế biến thủy sản chiếm 85-90% tổng lượng nước thải, chủ yếu từ

các công đoạn: rửa trong xử lý nguyên liệu, chế biến, hoàn tất sản phẩm, vệ sinh nhà xưởng vàdụng cụ, thiết bị, và nước thải sinh hoạt

Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm, nước thải là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môitrường bởi phát sinh thể tích nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nếu không được xử lý thíchhợp

1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN

1.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất

* Nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu phục vụ cho quá trình chế biến là các loại thủy hải sản như cá,tôm, mực, bạch tuộc được đánh bắt trực tiếp từ biển hoặc do người dân nuôi Các nguyên liệu hảisản cần phải tươi sống và đảm bảo chất lượng

* Năng lượng: Năng lượng sử dụng chính trong chế biến thuỷ sản là điện cung cấp cho hệ thốngmáy lạnh cấp đông bảo quản sản phẩm Ngoài ra, than và dầu được sử dụng để đốt lò hơi cấp nhiệtcho một số khâu chế biến Một số doanh nghiệp có dây truyền chế biến các sản phẩm từ thuỷ sản sửdụng khí gas để sấy, nướng sản phẩm.

Ngoài ra còn có nước để rửa nguyên liệu, và hóa chất khử trùng là chlorine

* Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất:

1.2.2 Đặc trưng nước thải ngành chế biến thủy sản

Hình 1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thủy sản

* Nguồn phát sinh nước thải của nhà máy chế biến thủy sản gồm nước thải sản xuất, nước thải sinhhoạt:

- Nước thải sản xuất: sinh ra trong quá trình chế biến và nước vệ sinh nhà xưởng, máy móc, thiếtbị…Các khâu chế biến tạo ra nhiều nước thải là nhập nguyên liệu, sơ chế nguyên liệu, khâu rửa vàchế biến Thành phần nước thải có chứa các chất hữu cơ có nguồn gốc từ động vật và có thành phầnchủ yếu là protein và các chất béo, các chất rắn lơ lửng, các chất cặn bã, vi sinh vật và dầu mỡ Lưulượng và thành phần nước thải chế biến thủy sản rất khác nhau giữa các nhà máy tùy thuộc vàonguồn nguyên liệu sử dụng, và thành phần các chất sử dụng trong chế biến (các chất tẩy rửa, phụgia…)

- Nước thải sinh hoạt: Sinh ra tại các khu vực vệ sinh và nhà ăn Thành phần nước thải có chứa cáccặn bã, các chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt , các chất dinh dưỡng

và vi sinh vật

* Đặc trưng nước thải nhà máy chế biến thủy sản:

Nước thải của ngành chế biến thủy sản có lượng rất lớn Đây là nguồn gây ô nhiễm môi trườngnghiêm trọng Nước thải ngành chế biến thủy sản đặc trưng bởi các thông số ô nhiễm như: Độ màu,mùi, chất rắn không hòa tan, chất rắn lơ lửng, các vi trùng gây bệnh (ecoli, coliform), chất hữa cơhòa tan (BOD, COD), các chất dinh dưỡng (nito, phot pho), dầu mỡ

-Độ màu: Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, máu của động vật thủy sản trong quátrình chế biến, hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ

- Mùi: Trong nước thải thường chứa nhiều mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủy sản, các mảnhvụn này thường dễ lắng và dễ phân hủy gây nên các mùi hôi tanh

Mùi hôi còn do các loại khí, sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí không hoàn toàn của các hợpchất protid và axit béo khác trong nước thải sinh ra các hợp chất mecaptanes, H2S, …và mùi NH3

sinh ra từ mùi nguyên liệu thủy sản hoặc do sự thất thoát từ các máy nén khí của các thiết bị đônglạnh, mùi khí Cl2 từ quá trình khử trùng

-Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) dao động từ 200-1000 mg/l Do trong nước thường chứa các vụnthuỷ sản và các vụn này dễ lắng, ngoài ra còn chứa bùn, cát cuốn theo nước khi rửa, sơ chế nguyênliệu và vệ sinh thiết bị, nhà xưởng nhà xưởng

- Các vi trùng gây bệnh: Trong nước thải có chứa nhiều loại vi sinh vật gây bênh như vi khuẩn,virus, giun sán…chúng sống ký sinh trong các vật chủ, được thể hiện theo chỉ số ecoli, coliform

- COD dao động trong khoảng từ 500 – 3000 mg/l, hàm lượng BOD dao động từ 300 – 2000 mg/l.hàm lượng Nitơ khá cao từ 50-200 mg/l Nước thải có hàm lượng chất hữa cơ, chất dinh dưỡng cao

vì trong đó có carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy, dầu, photphat,nitrat, mẩu vụn thịt xương nguyên liệu chế biến, máu chất béo, các chất hòa tan từ nội tạng tôm, cá,cũng như chất tẩy rửa và các tác nhân làm sạc khác dùng trong quá trình chế biến và vệ sinh, khửtrùng

* Nhận xét chung: Nước thải chế biến thủy sản có tải lượng các chất ô nhiễm (COD, BOD) lớn,

khi thải vào nước sông ngòi kênh rạch sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tiếp nhận, phá hủy hệsinh thái, ảnh hưởng đến cộng đồng Hàm lượng Nito, Photpho trong nước cao gây phú dưỡngnguồn tiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng oxy hoà tan trong nước giảmmạnh gây ảnh hưởng đến sự sống và phát triển của hệ thủy sinh trong nước

Vì vậy việc nghiên cứu áp dụng và đưa ra các giải pháp công nghệ để xử lý nước thải là vấn đề cấpbách mà chúng ta cần thực hiện

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN

1.3.1 Một số quá trình cơ bản xử lý nước thải thủy sản

Do đặc thù công ngành chế biến thủy sản, nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao vì trong đó

có protein, dầu, chất rắn lơ lửng và chứa lượng Phophat và Nitrat Dòng thải từ chế biến thủy sảncòn chứa những mẩu thịt, xương nguyên liệu, máu, chất béo, các chất hòa tan từ nội tạng cũng nhưnhững chất tẩy rửa và các tác nhân làm sạch khác trong đó có nhiều hợp chất khó phân hủy

Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố quy chuẩn/tiêu chuẩn đầu ra, thànhphần, lưu lượng của nước thải, và giá thành xử lý Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản cóthể áp dụng các phương pháp xử lý sau:

+ Cơ học như: sàng, lọc, lắng để tách các tạp chất thô như cặn bẩn, xơ sợi, rác…

+ Hóa lý như trung hòa các dòng thải có tính kiềm, axit cao; đông keo tụ để khử màu,các tạp chất lơ lửng và các chất khó phân hủy sinh học; phương pháp oxi hóa, hấp phụ

+ Sinh học để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

Trong các phương pháp trên ta chọn phương pháp sinh học là phương pháp chính, vì thànhphần chủ yếu trong nước thải ngành chế biến thủy sản là chất hữu cơ Công trình xử lý sinh họcthường đặt sau công trình xử lý cơ học và hóa lý

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bịnhư song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ bộ nhằmloại bỏ các tạp chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước và các công trình xử lýnước thải phía sau hoạt động ổn định

* Song chắn rác

Song chắn rác đặt trước công trình làm sạch nước thải để loại bỏ tạp chất có trong nước thải(thịt vụn, đầu, xương cá) nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thảihoạt động ổn định

Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến 50mm, các thanh

có thể bằng thép, inox, nhựa hoặc gỗ Tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Các song chắnrác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng nước chảy một góc 50 đến 900 để giữ rác lại.Tùy theo kích thước khe hở, SCR được phân làm loại thô, loại trung bình và loại mịn

* Bể lắng cát

Để tách các hạt rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 - 2mm ra khỏi nước thải Đảm bảo

cho các thiết bị cơ khí (bơm, cánh quạt, động cơ) không bị cát sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ốngdẫn

* Bể lắng

Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc dựa vào sựkhác nhau giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụngcủa trọng lực Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước hay sau khi

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không tan trong nước thải và giảm BOD đến 30% Đểtăng hiệu suất làm việc của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ,hiệu quả xử lý có thể đạt 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50% theo BOD

* Bể vớt dầu mỡ

Nước thải chứa dầu mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Đó là những chất nổi, chúng sẽgây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy, phải

thu hồi những chất này trước khi xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất Các chất mỡ sẽbít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể lọc sinh học… và chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùnhoạt tính trong bể aeroten, gây khó khăn trong quá trình lên enzim cặn…

Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho phép xả nước thải chứa dầu mỡ vào nguồn tiếp nhậnnước vì chúng sẽ tạo thành một lớp váng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khăncho quá trình hấp thụ oxy của không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước

bị cản trở Mặt khác, dầu mỡ trong nước thải là một nguyên liệu có thể chế biến và dùng lại trongsản xuất và công nghệ

Vì vậy, nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao (như nước thải các nhà ăn, xưởng chế biến thức

ăn, xí nghiệp chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản…) trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầumỡ

1.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý, hóa học

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý

và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải Nhữngphương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa,phương pháp keo tụ tạo bông, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấpphụ, phương pháp trao đổi ion

1.3.3.1 Phương pháp hóa học

*Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH: Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm.

Giá trị pH của nước thải ngành chế biến thủy sản dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quátrình xử lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối

ưu Do đó trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh pH tới giá trị thíchhợp(6,5÷8,5) Trung hòa có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm

- Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2

- Lọc nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

- Trung hòa bằng các khí axit

→ Điều chỉnh pH thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể chứa nước thải

* Phương pháp Oxy hóa-khử: Phương pháp này sử dụng các chất oxi hóa như Cl ở dạng khí và

nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxi hoá chỉ dùngđược trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằngcác phương pháp khác.

*Khử trùng: Khử trùng là khâu cuối trong dây chuyền công nghệ để loại bỏ các vi sinh vật gây

bệnh trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải Cácphương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…

1.3.3.2 Phương pháp hóa lý

*Phương pháp tuyển nổi: Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ

các tạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp dụng trongtrường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Các chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽnổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạpchất cao hơn trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và sốlượng bong bóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3 mm

*Keo tụ- tạo bông: Đây là phương pháp được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt

keo có kích thước rất nhỏ (10-7 - 10-8cm) Các chất này tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏbằng quá trình lắng Trong phương pháp này người ta dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùngvới sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hay hỗn hợp của các loại phèn này và hydroxyt canxiCa(OH)2 với mục đích khử màu và một phần COD Về nguyên lý khi dùng phèn nhôm hay phènsắt sẽ tạo thành các bông hydroxyt nhôm hay hydroxyt sắt III Các chất màu và các chất khó phânhủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn của quá trình đông keo tụ

Để tăng tính hiệu quả của quá trình keo tụ, tăng tốc độ sa lắng cũng như tốc độ nén của các hạtkeo người ta thường dùng bổ xung các chất trợ keo, còn gọi là polyme kết bông Bản chất hóa họccủa polyme này là poliacrylat và copolime của nó Do không có quá trình thủy phân tạo ra H+ nênpolyme không làm biến đổi pH của nước Tính hiệu quả cao của polime trợ keo thể hiện ở chỗ chỉcần sử dụng một lượng nhỏ vào trong nước Khi đó các hạt keo không tan lơ lửng được tách thànhkhối riêng biệt và nước trở nên trong Khác với chất keo tụ, quá trình làm trong chỉ xảy ra khi sử

dụng liều lượng chất trợ keo thích hợp Nếu dùng quá dư sẽ xảy ra hiện tượng bền hệ keo, hạt keo

lơ lửng khó lắng

*Phương pháp hấp phụ.: Phương pháp hấp phụ thường được dùng để xử lý các chất không có khả

năng phân hủy sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó có khả năng phân hủy sinh học Cácchất hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, than nâu, bentonit (đất sét biến tính)… Trong đó,than hoạt tính là chất hấp phụ được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả, nó có bề mặt riêng lớn (400 -1500m2/g) Tuy nhiên, thời gian và tốc độ hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, bản chất, cấu trúc củachất tan, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, loại chất hấp phụ và chất cần hấp phụ

Nhược điểm của việc dùng than hoạt tính là giá thành cao và khó lắng nếu là than bột, vì vậy nêndùng kết hợp than với các chất tạo bông và keo tụ Có thể tái sinh để sử dụng lại than hoạt tính bằngcách nung nóng trong điều kiện yếm khí

1.3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý sinh học là quá trình xử lý nước thải chính Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt độngphân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ vàmột số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng để xây dựng tế bào, sinh trưởng vàsinh sản Phương pháp sinh học có thể xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinhhọc trong nước thải

* Phương pháp xử lý hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí cáo thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặcnhân tạo trong điều kiện tự nhiên, quá trình diễn ra với hiệu suất thấp và chậm hơn so với quá trình

xử lý trong điều kiện nhân tạo

Phương pháp này thường áp dụng với những loại chất thải có hàm lượng COD = 500-2000mg/l

Nguyên tắc xử lý: Phương pháp này lợi dụng khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật

hiếu khí Do đó trong điều kiện xử lý nhân tạo, để nâng cao hiệu suất xử lý người ta bổ sung liêntục oxi và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20-400C Có nhiều phương pháp xử lý hiếu khí như: bểaerotank, lọc sinh học, mương oxy hóa…

- Bể aerotank: Cơ chế: trong bể aerotank các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi

khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là

triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền(BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòatan và tạo thành các tế bào mới Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếpnhau Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyểnhóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loài vi khuẩn khác dùng các chấtnày làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất đơn giản hơn nữa, và quá trình cứ tiếp tục cho đến khichất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất cứ loài vi sinh vật nào nữa Số lượng bùn hoạttính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làmgiảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể aerotank để duy trì nồng độ đủ vi khuẩn trong bể.Bùn dư ở đáy bể lắng được xả ra khu xử lý bùn.

-Bể lọc sinh học: Hệ thống lọc thường làm việc theo nguyên tắc ngược chiều nước thải được phân

bố đều trên bề mặt và thấm qua lớp vật liệu đã cố định màng sinh học, tại đây các chất hữu cơ bịgiữu lại và được vi sinh vật hiếu khí phân hủy thành CO2 và H2O Oxy được cung cấp vào đáy thiết

bị nhằm giúp quá trình oxi hóa được tốt hơn

Hiệu suất làm sạch nước thải trong các bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hoá, trao đổikhối, chế độ thủy lực và kết cấu thiết bị trong đó cần chú ý: BOD của nước cần làm sạch, bản chấtcác hợp chất hữu cơ, chiều dày màng sinh học, độ thấm ướt của màng, cường độ sục khí, tính chấtcủa nước thải, mức độ phân bố đều nước thải theo diện tích tiết diện

-Mương oxy hóa: Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm việc

trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển độngtuần hoàn liên tục trong mương Hàm lượng bùn trong mương oxy hóa tuần hoàn duy trì từ 4000-

6000 mg/l Hàm lượng oxy hòa tan được cung cấp bởi thiết bị cấp khí bề mặt Hàm lượng DO trongvùng hiếu khí trên 2,2 mg/l diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ và nitrat hóa Trong vùngthiếu khí hàm lượng DO thấp hơn từ 0,5-0,8 mg/l diễn ra quá trình khử nitrat

Hỗn hợp bùn và nước thải khi đã trải qua thời gian xử lý trong mương oxy hóa được dẫn qua bểlắng nhằm tiến hành tách bùn ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng trọng lực.Bùn được tuầnhoàn lại mương oxy hóa nhằm duy trì nồng độ bùn nhất đinh trong bể

-Hồ hiếu khí: Là loại hồ cạn, độ sâu lớp nước trong hồ 0,4-0,8m để cho ánh sáng mặt trời xâm nhập

sâu vào lớp nước Lượng oxy cho các quá trình sinh hóa chủ yếu là oxy trong không khí xâm nhập

qua bề mặt và hoạt động quang hợp của thực vật trong nước.Tải lượng của hồ khoảng 250-300kgBOD/ha.ngày; thời gian lưu nước khoảng 3-12 ngày Do độ sâu nhỏ và thời gian lưu nước lớn do

đó hồ hiếu khí có thể kết hợp xử lý nước thải và nuôi trồng thủy sản

Đối với hồ hiếu khí nhân tạo (cung cấp oxy cưỡng bức) thì chiều sâu hồ có thể 2-4,5m; tải lượng

400 kgBOD/ha.ngày; thời gian lưu nước 1-3 ngày

-Bể biogas: Đây là phương pháp xử lý kỵ khí khá dơn giản, được áp dụng phổ biến ở các trang trại

và hộ gia đình Bể biogascó ưu điểm là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh học để thaythế được một phần các nguồn năng lượng khác Bùn cặn trong bể biogas có thể sử dụng để cải tạođất nông nghiệp Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tảitrọng hữu cơ, nhiệt độ mà lượng khí sinh ra là khác nhau Nước thải sau khi qua bể biogas, BODgiảm 79 – 87%, colifom giảm 98-99,7%, trứng giun sán 95,6-97%

-Bể UASB: Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đảm bảo phân

phối đều nước trên diện tích đáy bể Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc V = 0,6 đến 0,9 m/h Hỗnhợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy, chuyển hóachúng thành khí (khoảng 70-80% là metan, 20-30% là cacbonic) Bọt khi sinh ra bám vào hạt bùncặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt cặn nổilên trên va phải tấm chắn, hạt cặn bị vỡ, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới Hỗn hợp bùn nước

đã tách hết khí đi vào ngăn lắng Nước thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dưới đáy và tuầnhoàn lại vùng phản ứng yếm khí Nước trong dâng lên trên được thu vào máng dẫn sang bể làmsạch hiếu khí (làm sạch đợt 2) Khí biogass được dàn ống thu về bình chứa theo ống dẫn khí đốt đi

ra ngoài

-Hồ kỵ khí: Chiều sâu hồ khoảng 3-5 m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ các bọt khí sinh ra

trong quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu của dòng nước Hiệuquả xử lý của hồ kỵ khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ

Tải trọng BOD của hồ kỵ khí tương đối cao, từ 200-500 kgBOD/ha.ngày Hiệu quả xử lý BOD từ50-85% Hàm lượng chất lơ lửng khi ra khỏi hồ là 80-160 mg/l.

Trong thực tế để đạt được hiệu quả xử lý cũng như kinh tế, người ta không dùng đơn lẻ mà kết hợp các phương pháp xử lý hóa lý, sinh học, nhằm tạo nên một quy trình.

1.4 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Hình 2 Hệ thống xử lý nước thải thủy sản ở cảng cá của công ty TNHH công nghệ môi trường Hòa

Bình Xanh.[1]

Hình 3 Hệ thống xử lý nước thải thủy sản của công ty môi trường NewTechCo.[1]

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.5 THÔNG SỐ ĐẦU RA/VÀO CỦA HỆ THỐNG

Đề bài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản, công suất 2500m3/ngày.đêm

Tiêu chuẩn xả thải: QCVN 11-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế

Dựa theo kết quả tham khảo và tổng hợp từ các công trình tương tự về nước thải thủy sản

lần lượt các chỉ tiêu ô nhiễm bao gồm BOD5, COD, TSS, Nitơ tổng, Amoni, Coliforms với nồng độcao so với quy chuẩn xả thải cho phép Cụ thể như:

- BOD5 vượt quy chuẩn 28 lần;

- COD vượt quy chuẩn 14 lần;

- TSS vượt quy chuẩn 3 lần;

- Nitơ tổng vượt quy chuẩn 1,3 lần;

- Amoni vượt quy chuẩn 3,5 lần;

- Phot pho tổng vượt quy chuẩn 2 lần;

- Dầu mỡ vượt quy chuẩn 4,2 lần;

- T-Coliforms vượt quy chuẩn 6 lần.

1.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.6.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ

Hình 4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất

1.6.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

[1] Mương dẫn

Nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản đi qua mương dẫn có đặt lưới chắn rác

[2] Hố thu gom

Hố thu gom tiếp nhận và tập trung nước thải trong một khoảng thời gian vừa đủ để sau đó bơmchìm bơm lên Thiết bị lược rác tinh Hố thu gom không có chức năng xử lý các thành phần ô nhiễmtrong nước thải nhưng đóng một vai trò quan trọng trong việc tập trung và tạo điều kiện phân phốinước đến các công trình phía sau.

[3] Thiết bị lược rác tinh

Thiết bị được làm bằng inox sẽ tiếp tục giữ lại các chất thải rắn kích thước nhỏ giúp giảm bớt hàmlượng cặn trong nước thải và hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các thiết bị cơ khí cũng như hoạt độngcủa các công trình xử lý đơn vị tiếp theo Nước thải sau khi qua thiết bị lược rác tinh sẽ tự chảy

xuống Bể điều hòa

[4] Bể điều hòa

Bể điều hòa

có nhiệm vụđiều hòa lưulượng và nồng

độ các chất ô

nhiễm trong nước thải một cách ổn định trước khi đưa vào các công trình đơn vị phía sau Bên cạnh

đó, bể điều hòa lưu lượng và nồng độ giúp cho các quá trình sử dụng hóa chất cũng như chế độ hoạtđộng của các thiết bị cơ khí như bơm, máy thổi khí… được duy trì một cách ổn định Bể điều hòađược sục khí xáo trộn liên tục để ngăn chặn quá trình lắng cặn trong bể, làm thoáng sơ bộ, tránhphân hủy kỵ khí gây mùi hôi

[5] Bể keo tụ - tạo bông

XLNT bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước các chất keo tụ (Coagulant)

Hình 5 Thiết bị lược rác tinh

Các chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự

chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận lợi Đối

với nước thải có hàm lượng SS cao, quá trình keo tụ cũng có tác dụng lớn trong việc kết

bông cặn để đến quá trình lắng sau đó sẽ loại được các bông cặn này, tức là đã giảm

được một lượng SS đáng kể [3]

Để tạo điều kiện cho quá trình tạo bông cặn được diễn ra nhanh và hiệu quả hơn Tại bể tạo bông,hóa chất trợ keo tụ được châm vào giúp cho kích thước các bông cặn lớn hơn và dễ dàng lắng hoặcnổi hơn Ngược lại với quá trình keo tụ, quá trình tạo bông hiệu quả hơn với thời gian phản ứng lâuhơn và tốc độ khuấy của motor chậm Vì nếu motor khuấy quá nhanh sẽ làm vỡ các bông cặn vừađược hình thành

Hình 6: cơ chế keo tụ- tạo bông

Hóa chất sử dụng cho quá trình xử lý keo tụ:

- Phèn nhôm: điều chỉnh độ pH của nước, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ,

tạo bông diễn ra tốt hơn Thiết bị châm hóa chất định lượng châm phèn nhôm hòa

tan trực tiếp vào nước thải trên đường ống dẫn trước khi đi vào bể keo tụ

- Trong bể keo tụ, hóa chất PAC được thiết bị châm vào nhằm phá vỡ sự bền vững

của các hạt keo, giúp chúng dễ kết dính lại với nhau, hình thành các hạt bông bùn

nhỏ Hóa chất Polymer Anion được châm vào nhằm mục đích hỗ trợ keo tụ, giúp

tăng kích thước các bông cặn, giúp quá trình xử lý ở Bể tuyển nổi tiếp theo diễn ra

thuận lợi hơn

Bể keo tụ- tạo bông

[6] Bể tuyển nổi siêu nông

Nước thải sau khi qua Bể tạo bông sẽ tự chảy vào Bể tuyển nổi siêu nông sử dụng khí hòa tan

Bể tuyển nổi siêu nông là một bước đột phá so với thiết bị xử lý nước thải ứng dụng phương pháptuyển nổi thông thường Chế độ phân phối nước vào và ra trong Bể tuyển nổi siêu nông với dòngvào động và dòng ra tĩnh giúp hạn chế tối đa sự ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tuyển nổi.Tại đây hỗn hợp khí và nước thải được hòa trộn tạo thành các bọt khí mịn dưới áp suất khí quyển,các bọt khí tách ra khỏi nước đồng thời kéo theo các váng dầu nổi và một số cặn lơ lửng

Bể tuyển nổi siêu nông kết hợp quá trình keo tụ - tạo bôngđạt hiệu quả loại bỏ chất rắn lơ lửng và dầu mỡ rất cao,hiệu quả loại bỏ phospho của toàn hệ thống cũng được cải

thiện Lượng dầu mỡ, váng nổi được tách khỏi nước thải

nhờ thiết bị gạt dầu tự động và được dẫn về Bể chứa bùn

Bể tuyển nổi còn có chức năng tách các tạp chất (ở dạngkhông lắng được)

Phần nước trong ra khỏi bể tuyển nổi sẽ được Bơm trụcngang bơm tuần hoàn vào bồn tạo áp Tại đây quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục cácbọt khí nhỏ ở áp suất cao (2 - 4 atm) bằng máy nén khí, sau đó giảm áp giải phóng khí Không khíthoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20 - 100 mm Các bọt khí sẽ bao phủ các chất rắn và nổilên trên mặt nước Bọt khí chứa các chất lơ lửng cũng được thanh gạt dầu tự động đưa về Bể chứabùn

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ bằng các phương pháp cơ học kết hợp hóa lý sẽ tự chảy vàocông trình xử lý sinh học đầu tiên là Bể sinh học thiếu khí

Hình 7 Bể tuyển nổi siêu nông

[7] Bể sinh học thiếu khí (Bể Anoxic)

Bể sinh học thiếu khí được sử dụng nhằm khử nitơ từ sự chuyển hóa nitrate thành nitơ tự do Lượngnitrate này được tuần hoàn từ lượng bùn tuần hoàn từ Bể lắng sinh học và lượng nước thải tuầnhoàn từ Bể sinh học hiếu khí (đặt sau Bể sinh học thiếu khí) Nước thải sau khi khử nitơ sẽ tiếp tục

tự chảy vào Bể sinh học hiếu khí kết hợp nitrate hóa

Thông số quan trọng ảnh hưởng tới hiệu quả khử nitơ là (1) thời gian lưu nước của

Bể sinh học thiếu khí; (2) nồng độ vi sinh trong bể; (3) tốc độ tuần hoàn nước và bùn từ

Bể sinh học hiếu khí và Bể lắng; (4) nồng độ chất hữu cơ phân hủy sinh học; (5) phần nồng độ chấthữu cơ dễ phân hủy sinh học; (6) nhiệt độ Trong các thông số trên, phần nồng độ

chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc khử nitơ

Nghiên cứu cho thấy nước thải cùng một nồng độ hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (bCOD:biodegradable COD) nhưng khác về thành phần nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (rb-COD: readily biodegradable BOD) Trường hợp nào có rbCOD càng cao, tốc độ khử nitơ càng cao.Hai hệ enzyme tham gia vào quá trình khử nitrate:

 Đồng hóa (assimilatory): NH3→ NO3-, tổng hợp tế bào, khi N-NO3- là dạng nitơ duy nhất tồntại trong môi trường

 Dị hóa (dissimilatory) → quá trình khử nitrate trong nước thải

Hình 8 Bể sinh học thiếu khí Hình 9 Máy khuấy chìm

[8] Bể sinh học hiếu khí

Công trình xử lý sinh học tiếp theo là Bể sinh học hiếu khí kết hợp nitrate hóa Mục đích của bể này

là (1) giảm nồng độ các chất hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh tự dưỡng hiếu khí; (2) thựchiện quá trình nitrate hóa nhằm tạo ra lượng nitrate cho hệ thống thiếu khí phía trước thông quanhóm vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter Máy thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấpoxy cho cả hai nhóm vi sinh vật hiếu khí này hoạt động Đối với quần thể vi sinh vật tự dưỡng hiếukhí, trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi sinh vật này sẽ phân

hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ

đơn giản như CO2 và H2O theo 3 giai đoạn:

Oxy hóa các chất hữu cơ:

Theo các giai đoạn trên, vi sinh vật hiếu khí không chỉ oxi hóa

các chất hữu cơ trong nước thải tạo thành những hợp chất vô cơ

đơn giản mà còn tổng hợp phospho và nitơ nhằm tổng hợp, duy trì tế bào và vận chuyển nănglượng cho quá trình trao đổi chất của chúng Đây là giai đoạn mang tính ưu tiên hơn so với giaiđoạn nitrate hóa của nhóm vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter Do vậy giai đoạn xử lý các

Enzyme

Enzyme

Enzyme

Hình 10 Vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter

hữu cơ không phải được xử lý triệt để mà còn một lương dư cho nhóm vi sinh nitrate hóa sửdụng để chuyển hóa nitrate.

Dưới tác dụng của Nitrosomonas và Nitrobacter, quá trình nitrate hóa xảy ra theo các phương trình phản ứng sau đây:

Nitrosomonas:

NH3 + 3/2O2→ NO2- + H+ + H2O + sinh khốiNitrobacter:

NO2- + ½O2 → NO3- + sinh khốiTrong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng kết hợp nitrate hóa, quátrình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khínhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạngthái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi Bể sinh học hiếu khí không được nhỏ hơn 2mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong Bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào:

- Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ

có trong nước thải) và lượng vi sinh

- Lượng các chất cấu tạo tế bào;

- Hàm lượng oxy hòa tan;

- NH4+ và NO2-;

- BOD5/TKN;

Hình 11 Đĩa phân phối khí

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai tròquan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nướcthải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàntoàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-… Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạttính bao gồm Zoogloea, Nocardia, Pseudomonas, Achromobacter, Flacobacterium, Bdellovibrio,Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiềuloại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồntại

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60C < t0C < 370C

[9] Bể lắng sinh học

Nước thải sau khi ra khỏi Bể sinh học hiếu khí sẽ chảy tràn qua Bể lắng sinh học Tại đây, xảy ra

quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật)

Phần bùn lắng này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ Bểsinh học Một phần bùn sau lắng (tại ngăn thu bùn)được bơm tuần hoàn về Bể sinh học thiếu khí để duytrì nồng độ bùn trong bể Phần bùn dư còn lại đượcbơm vào Bể nén bùn để giảm độ ẩm vì bùn vừa bơm

từ Bể lắng thường chứa độ ẩm khá lớn Bùn sau khi

về Bể nén bùn sẽ được bơm bùn bơm vào Máy épbùn

[10] Bể khử trùng

Bể khử trùng được thiết kế theo nguyên lý tạo dòng chảy rối với vận tốc cao tạo điều kiện để nước sau xử lý và hóa chất khử trùng được hòa trộn với nhau để tiêu diệt các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform,… có trong nước thải trước khi thải ra môi trường Nước sau xử lý đạt Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản QCVN 11-MT:2015/BTNMT, Cột B

và được xả vào nguồn tiếp nhận

Hình 12 Bể lắng

[11] Bể chứa bùn

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí sẽ làm gia tăng liên tục lượng bùn vi sinh trong Bể lắng sinh học.Đồng thời lượng bùn ban đầu sau thời gian sinh trưởng phát triển sẽ giảm khả năng xử lý chất ônhiễm trong nước thải và chết đi Lượng bùn này còn gọi là bùn dư và được đưa về Bể chứa bùn.Một phần bùn sẽ được bơm tuần hoàn về Bể sinh học thiếu khí để duy trì nồng độ sinh khối

Ngoài lượng bùn vi sinh phát sinh trong quá trình xử lý sinh học, lượng bùn hay váng dầu mỡ từquá trình tuyển nổi cũng được thu gom và đưa về Bể chứa bùn

[12] Máy ép bùn

Máy ép bùn được được nhà thầu lựa chọn là máy ép bùn băng tải Là thiết bị vận hành bằng điện, sửdụng động cơ để tạo chuyển động quay cho trục vít, vòng xoắn ốc làm đầy bùn và cuốn chúng đi từcổng hút đến cổng xả Loại máy ép bùn này phù hợp cho tình trạng lưu lượng bùn sinh ra nhiều vàdạng bùn có độ nhớt cao như bùn sinh ra từ quá trình xử lý nước thải nhà máy thủy sản

Tại Máy ép bùn, bùn sẽ được bơm thêm hóa chất trợ ép bùn tạo điều kiện kết dính bùn với nhau.Phần nước tách pha từ Bể chứa bùn sinh học / hóa lý và máy ép bùn được dẫn về Bể điều hòa đểtiếp tục xử lý, phần bùn sau ép được lưu trữ tại khu vực chứa bùn và sau đó định kỳ sẽ được thugom và vận chuyển đến nơi xử lý theo quy định

Hình 13 Nguyên lý hoạt động của máy ép bùn băng tải [14]

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

A.CỤM BỂ XỬ LÝ HÓA LÝ 2.1 Bể keo tụ- tạo bông

2.1.1 Lý thuyết

XLNT bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước các chất keo tụ

(Coagu-lant) Các chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn

cản sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận

lợi Đối với nước thải có hàm lượng SS cao, quá trình keo tụ cũng có tác dụng lớn

trong việc kết bông cặn để đến quá trình lắng sau đó sẽ loại được các bông cặn này,

tức là đã giảm được một lượng SS đáng kể [3]

Để tạo điều kiện cho quá trình tạo bông cặn được diễn ra nhanh và hiệu quả hơn Tại bểtạo bông, hóa chất trợ keo tụ được châm vào giúp cho kích thước các bông cặn lớn hơn và dễdàng lắng hoặc nổi hơn Ngược lại với quá trình keo tụ, quá trình tạo bông hiệu quả hơn vớithời gian phản ứng lâu hơn và tốc độ khuấy của motor chậm Vì nếu motor khuấy quá nhanh sẽlàm vỡ các bông cặn vừa được hình thành

Hóa chất sử dụng cho quá trình xử lý keo tụ:

- Phèn nhôm: điều chỉnh độ pH của nước, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ,

tạo bông diễn ra tốt hơn Thiết bị châm hóa chất định lượng châm phèn nhôm hòa

tan trực tiếp vào nước thải trên đường ống dẫn trước khi đi vào bể keo tụ

- Trong bể keo tụ, hóa chất PAC được thiết bị châm vào nhằm phá vỡ sự bền vững

của các hạt keo, giúp chúng dễ kết dính lại với nhau, hình thành các hạt bông bùn

nhỏ Hóa chất Polymer Anion được châm vào nhằm mục đích hỗ trợ keo tụ, giúp

tăng kích thước các bông cặn, giúp quá trình xử lý ở Bể tuyển nổi tiếp theo diễn

ra thuận lợi hơn

2.1.2 Sơ đồ tính toán

Hình 14 Sơ đồ tính toán bể keo tụ

2.2 Bể tuyển nổi 2.2.1 Lý thuyết

Quá trình tuyển nổi, hay còn được gọi “Dissolved Air Flotation” thường được áp dụng

thay thế cho bể lắng truyền thống tại các nhà máy XLNT và nhà máy nước với mục

đích phân tán chất béo, dầu và các chất rắn khác trong nước Quá trình này còn

được gọi với tên gọi “Dissolved Air Flotation” (DAF) Tuyển nổi là quá trình tách các

tạp chất rắn không tan hoặc tan có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền bằng

cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất thấm ướt

Áp dụng phổ biến trong việc loại bỏ cặn dầu, mỡ từ nước thải của các nhà máy

hóa/lọc dầu và các ngành công nghiệp khác Thường áp dụng XLNT công nghiệp quy

mô nhỏ

Nguyên lý làm việc: Nước được đưa vào bồn tạo áp bằng bơm áp lực cao Sau đó

không khí được cấp vào bồn tạo áp bằng máy nén khí Tại đây, nước và không khí

được hòa trộn, không khí được hòa tan dưới áp lực trong môi trường chất lỏng, rồi

bơm trực tiếp sang bể tuyển nổi Qua van giảm áp suất, áp suất được giảm đột ngột về

áp suất khí quyển tạo ra các bong bóng khí li ti trong bể tuyển nổi kết hợp với chất

lỏng tạo ra lực hấp dẫn có khả năng dính bám các phần tử rắn lơ lửng trong nước, nâng

các hạt lơ lửng nổi lên bề mặt chất lỏng, tạo thành một lớp bùn nổi Chất rắn nặng lắng

xuống đáy hồ và sẽ được cào gom lại và hút ra ngoài bằng bơm hút bùn, đưa về Khu

xử lý bùn

Khi được sử dụng Bể tuyển nổi DAF, có thể châm thêm một ít Polymer để thúc

đẩy loại bỏ chất rắn lơ lửng khỏi nước

Hình 15 Sơ đồ XLNT áp dụng phương pháp tuyển nổi

 Ưu điểm

- Quá trình tuyển nổi kết hợp keo tụ đem lại hiệu quả cao khi xử lý phần lớn chất

rắn lơ lửng trong nước thải (90-95% TSS), BOD5 (40-70%), COD (30-40%),

một phần chất dinh dưỡng (nitơ và photpho), kim loại nặng và VSV… Thích hợp

XLNT có hàm lượng SS từ 150 mg/ℓ to 2000 mg/ℓ sau keo tụ, nhưng không thể

áp dụng khi tốc độ keo tụ nhỏ hơn 20 m/h

- Giảm dung tích các bể/thiết bị xử lý; Thời gian lắng cải thiện nhiều so với các

công trình khác

Bùn cặn thu được có độ ẩm thấp, có thể tái sử dụng

 Nhược điểm

- Cần sử dụng hóa chất cho keo tụ

- Tăng lượng bùn thải xử lý

2.2.2 Sơ đồ tính toán

Hình 16 Sơ đồ tính toán bể tuyển nổi

B.CỤM BỂ XỬ LÝ SINH HỌC

2.3 Bể sinh học thiếu khí (Bể Anoxic) 2.3.1 Lý thuyết

Bể xử lý sinh học thiếu khí (bể anoxic), hay còn gọi là bể lên men, vận dụng tình trạng

thiếu khí của các VSV hiếu khí nhằm phân hủy các chất hữu cơ độc hại thành vô cơ

đơn giản Bể hoạt động dựa trên phản ứng nitrat hóa và photphorit nhằm xử lý nitơ và

photpho trong nước thải Trong bể Anoxic diễn ra đồng thời quá trình: Lên men các

chất hữu cơ, cắt mạch… trong điều kiện thiếu khí

Quá trình xử lý nitơ và photpho của bể anoxic thường sẽ được thiết kế kết hợp đặt

trước các công nghệ sinh học hiếu khí và đặt sau công nghệ sinh học kỵ khí [4]

Cấu tạo của bể bao gồm những phần chính như sau:

- Máy bơm khuấy trộn nước: đảm bảo ổn định điều kiện sống và sinh trưởng cho

các VSV hiếu khí phân huỷ chất hữu cơ

- Hệ thống hồi lưu bùn vi sinh : từ khi trở về bể Anoxic

- Hệ thống cung cấp chất dinh dưỡng, cơ chất vi sinh.

- Hệ thống đệm nhựa PVC làm chỗ bám cho các VSV hiếu khí

2.3.2 Sơ đồ tính toán

Hình 17 Sơ đồ tính toán bể sinh học thiếu khí (Bể Anoxic)

2.4 Bể sinh học hiếu khí (Bể Aerotank) 2.4.1 Lý thuyết

Phương pháp xử lý kỵ khí là phương pháp sử dụng nhóm VSV hiếu khí, hoạt

động trong điều kiện có oxy để phân hủy các chất hữu cơ

Quá trình XLNT bằng phương pháp hiếu khí gồm 0x3 giai đoạn:

Oxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOz + O2 Tổng hợp tế bào mới:

zyme

En-CO2 + H2O + ∆H

CxHyOz + O2 +

Phân hủy nội bào:

En-zyme 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H

Một số công nghệ XLNT nước thải chế biến thủy sản có áp dụng phương pháp

sinh học hiếu khí như bùn hoạt tính, giá thể vi sinh di động (MBBR), công nghệ xử lý

sinh học AO/AAO, công nghệ xử lý theo mẻ (SBR)

2.4.2 Sơ đồ tính toán